Devoir d'une heure, noté sur 20 points. Calculatrice autorisée. Seuil proposé : 10/20. Corrigé et barème à la fin.
Sujet
Exercice 1 (9 points)
est un cube : est la face du bas, et , , , sont au-dessus de , , , . On note le milieu de et le milieu de .
- Exprimer en fonction de , et . (2 points)
- Montrer que . Que peut-on en déduire pour les droites et ? (1 point)
- Montrer que la droite est strictement parallèle au plan . (1,5 point)
- On se place dans le repère . Donner les coordonnées de , de et du milieu de . (1,5 point)
- Montrer que est aussi le milieu de . En déduire que les droites et sont sécantes. (1,5 point)
- Les droites et sont-elles sécantes ? Parallèles ? Conclure sur leur position relative. (1,5 point)
Exercice 2 (6 points)
est un tétraèdre. On note , , , les milieux respectifs de , , et .
- Montrer que et que . (2 points)
- En déduire la nature du quadrilatère . Que peut-on dire des points , , , ? (1,5 point)
- Montrer que la droite est parallèle au plan . (1,5 point)
- Montrer de même que la droite est parallèle au plan . (1 point)
Exercice 3 (5 points)
Dans un repère de l'espace, on considère les points , , et .
- Calculer les coordonnées de et de . Les points , , sont-ils alignés ? (1,5 point)
- Calculer les coordonnées du milieu de . (1 point)
- Calculer les coordonnées du point tel que soit un parallélogramme. (1,5 point)
- Déterminer le réel tel que les vecteurs et soient colinéaires. (1 point)
Corrigé et barème (après avoir cherché)
Exercice 1
1. (2 pts)
- (1 pt) Chemin : .
- (1 pt) ( milieu de et ), , . Donc
2. (1 pt) (0,5 pt). Les vecteurs directeurs sont égaux, donc colinéaires : ; plus précisément, est un parallélogramme (0,5 pt).
3. (1,5 pt)
- (1 pt) est contenue dans le plan , et : est parallèle au plan .
- (0,5 pt) n'est pas dans : sinon la droite , c'est-à-dire , serait dans ce plan, et aussi ; or n'est pas dans le plan de la face . La droite est donc strictement parallèle au plan.
4. (1,5 pt) et donnent ; et donnent ; puis (0,5 pt chacun).
5. (1,5 pt)
- (0,5 pt) et : le milieu de est .
- (1 pt) est sur et sur . Ces droites ne sont pas confondues, car et ne sont pas colinéaires. Elles sont donc sécantes en , le centre du cube.
6. (1,5 pt)
- (0,5 pt) et ne sont pas colinéaires : les droites ne sont pas parallèles.
- (0,5 pt) Un point de vérifie , donc . Un point de vérifie , donc . Un point commun aurait (deuxième coordonnée) et (troisième coordonnée) : c'est impossible. Les droites ne sont pas sécantes.
- (0,5 pt) Ni parallèles ni sécantes : et sont non coplanaires.
Exercice 2
1. (2 pts)
- (1 pt) .
- (1 pt) .
2. (1,5 pt) : est un parallélogramme (1 pt). Ses quatre sommets sont donc coplanaires (0,5 pt).
3. (1,5 pt) (0,5 pt), et est dans la direction du plan (0,5 pt). Le vecteur directeur de est dans la direction du plan : est parallèle à (0,5 pt).
4. (1 pt) (0,5 pt). Or est dans le plan (question 2), donc est dans sa direction, et aussi : est parallèle à (0,5 pt).
Exercice 3
1. (1,5 pt) et (0,5 pt chacun). : les vecteurs sont colinéaires, donc , , sont alignés (0,5 pt).
2. (1 pt) .
3. (1,5 pt) est un parallélogramme si, et seulement si, (0,5 pt) : , , , donc (1 pt). Contrôle : et ont le même milieu .
4. (1 pt) Les deux dernières coordonnées donnent ; il faut alors , soit .
Compétences évaluées
| Question | Compétence (objectif de la fiche du chapitre) |
|---|---|
| Ex. 1, 1 et 2 | O2 Exprimer un vecteur comme combinaison linéaire à partir d'une figure ; O3 parallélisme de droites |
| Ex. 1, 3 | O6 Position relative d'une droite et d'un plan |
| Ex. 1, 4 et 5 | O7 Coordonnées dans un repère de l'espace, milieu |
| Ex. 1, 6 | O6 Position relative de deux droites (droites non coplanaires) |
| Ex. 2 | O8 Problème de configuration dans un tétraèdre : parallélogramme, coplanarité, parallélisme |
| Ex. 3 | O7 Calculs en coordonnées : alignement, milieu, parallélogramme, colinéarité |